今天来聊聊Java数据结构中关于排序的问题,如题涉及到的有希尔排序,归并排序,快速排序。
希尔排序(Shell Sort):希尔排序其实就是一种特殊处理过的插入排序,是按指定的间隔增量进行插入排序,所以希尔排序也叫减小间隔增量插入排序。相对于普通的插入排序而言,希尔排序会对排序的过程加以控制,从而避免了一些极端输入情况(如一个倒序输入数列)对于算法运行时间的影响。
归并排序(Merge Sort):归并排序是通过分治法思想来实现的。通过不断将问题切割成两个规模更小的子问题,知道基本情况(Base Case),然后将这些子问题的解整合起来合成问题的解。一般情况下归并排序优于希尔排序。
快速排序(Quick Sort):快速排序也是一种分治思想的体现,快速排序的优点在于他是原址排序的,即不需要额外的空间开销。虽然和归并排序一样,它的算法时间也是theta(nlgn),但是通常情况下快速排序比归并排序快3倍左右。
最后扯一下“随机化的快速排序”,当快速排序的输入数列是已经排好序的,那么快速排序的效率就会变低。即该算法的运行时间受输入数据的影响,在进行排序之前对输入数据进行一次“随机化”处理可以避免算法运行时间受输入的影响。这样算法的运行时间就是“随机化”后的输入数列的一个概率分布问题。 即“随机化”处理后,我们仍然可能得到一个"很差"的输入数列,但是这个"最差"数列出现的概率是很低的。
MergeSort:
package com.wly.algorithmbase.sort; /** * 归并排序实现 * @author wly * */ public class MergeSort { /** * 以pivot为分割点分成[0,pivot)和[pivot,array.length)两部分进行归并 * @param array * @param pivot * @return */ public void sort(int[] array,int left,int right) { if(left == right) { return ; } int pivot = (left+right)/2; sort(array, left, pivot); sort(array,pivot+1,right); merge(array, left, pivot, right); } /** * 合并数组方法一 * 注意:[low,high]不能分割成[low,mid)和[mid,high] * 因为当low=0,mid=0,high=1时,无法进入循环 * 而分割成[low,mid]和(mid,high]的话,就可以进入循环 * */ public void merge(int[] array,int low,int mid,int high) { int[] tempArray = new int[array.length]; for(int i=0;i<tempArray.length;i++) { tempArray[i] = array[i]; }; int i = low; int j = mid+1; int index = low; //注意这里的是从index开始的 while(i <= mid && j <= high) { if(tempArray[i] < tempArray[j]) { array[index++] = tempArray[i]; i ++; } else { array[index++] = tempArray[j]; j++; } } while(i <= mid) { array[index++] = tempArray[i]; i++; } while(j <= high) { array[index++] = tempArray[j]; j ++; } } // /** // * 合并数组方法二 // * @param a1 // * @param a2 // */ // public int[] merge(int[] a1,int[] a2) { // int[] a3 = new int[a1.length + a2.length]; // int i = 0; // int j = 0; // while(i < a1.length && j < a2.length) { // if(a1[i] < a2[j]) { // a3[i+j] = a1[i]; // i ++; // } else { // a3[i+j] = a2[j]; // j++; // } // } // while(i < a1.length) { // a3[i+j] = a1[i]; // i++; // } // while(j < a2.length) { // a3[i+j] = a2[j]; // j ++; // } // return a3; // } }
QuickSort:
package com.wly.algorithmbase.sort; /** * 快速排序实现 * @author wly * */ public class QuickSort{ public void sort(int[] array,int left,int right) { if(left >= right) { return ; } else { int pivot = partition(array, left,right); sort(array,left, pivot-1); //注意-1操作,因为递归求解范围不包括pivot sort(array,pivot+1,right); //注意+1操作,因为递归求解范围不包括pivot } } /** * 拆分数组成两个部分,并且以pivot为基准,进行划分 * @param array */ private int partition(int[] array,int left,int right) { //随机生成分割点 int pivot = (int) (Math.random() * (right - left)) + left; int pValue = array[pivot]; int leftPos = left; int rightPos = right; while(leftPos != rightPos) { while(array[leftPos] < pValue) { leftPos ++; } while(array[rightPos] > pValue) { rightPos --; } exchange(array,leftPos,rightPos); } return leftPos; } /** * 交换数组中指定的两个元素 * @param array * @param x1 * @param x2 */ public void exchange(int[] array,int x1,int x2) { int temp = array[x1]; array[x1] = array[x2]; array[x2] = temp; } }
ShellSort:
package com.wly.algorithmbase.sort; /** * 希尔排序是基于插入排序的,是一种增量递减的插入排序 * 也可以说插入排序是一种增量为1的希尔排序 * @author wly */ public class ShellSort { public void sort(int array[], int interval) { int temp; int n = array.length / interval; // 每一分组包含的元素个数 if (n == 1) { return; } else { // 对分组进行插入排序 int j = 1; while (j < n) { // 1.保存要排序元素到临时变量 temp = array[j * interval]; for (int k = 0; k < j; k++) { // 2.寻找插入位置 if (temp <= array[k * interval]) { // 3.移动插入位置和欲排序元素之间的元素,以腾出位置 for (int m = j; m > k; m--) { // 偶滴神啊,好多i,j,k啊~~~ array[m * interval] = array[(m - 1) * interval]; } // 4.插入元素 array[k * interval] = temp; break; } } j++; } } if (interval > 1) { sort(array, getInterval(interval)); } } /** * 递减增量 * @param interval 当前增量 * @return */ private int getInterval(int interval) { if (interval == 1) { return 0; } else { return (interval / 30) + 1; } } }
测试一下:
package com.wly.algorithmbase.sort; public class Test { public static void main(String[] args) { //1.测试快速排序 System.out.println("--快速排序--"); System.out.print("排序前:"); int[] array = {3,5,1,6,2,8,7,4,9}; for(int i:array) { System.out.print(i + " "); } System.out.print("\n排序后:"); QuickSort quickSort = new QuickSort(); quickSort.sort(array, 0, array.length-1); for(int i:array) { System.out.print(i + " "); } //2.测试归并排序 System.out.println("\n--归并排序--"); System.out.print("排序前:"); int[] array2 = {3,6,1,2,8,7,9,5,4}; for(int i:array2) { System.out.print(i + " "); } System.out.print("\n排序后:"); MergeSort mergeSort = new MergeSort(); mergeSort.sort(array2, 0, 8); for(int i:array2) { System.out.print(i + " "); } //3.测试希尔排序 System.out.println("\n--希尔排序--"); System.out.print("排序前:"); int[] array3 = {4,7,2,1,8,9,3,6,5}; for(int i:array3) { System.out.print(i + " "); } System.out.print("\n排序后:"); ShellSort shellSort = new ShellSort(); shellSort.sort(array3, 3); for(int i:array3) { System.out.print(i + " "); } } }
运行结果:
--快速排序-- 排序前:3 5 1 6 2 8 7 4 9 排序后:1 2 3 4 5 6 7 8 9 --归并排序-- 排序前:3 6 1 2 8 7 9 5 4 排序后:1 2 3 4 5 6 7 8 9 --希尔排序-- 排序前:4 7 2 1 8 9 3 6 5 排序后:1 2 3 4 5 6 7 8 9
以上三种排序有个共同点,都是"比较型"的排序算法,按照算法导论公开课中讲到的凡是"比较型"的排序算法其运行时间不可能低于theta(nlgn),视频中给出了证明,这里不再赘述。具体可查看公开课的第五章—线性时间排序。
O啦~~~
转载请保留出处:http://blog.csdn.net/u011638883/article/details/13769747
谢谢!!